Department of Applied Physics

理学研究科 応用物理学専攻

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物理学で
イノベーションを起こす

人類?社会の持続的発展を目指した広い分野への物理学の応用、更には物理学的視点に立脚して学際領域の学問や産業の芽を興すことに挑戦する学問を応用物理学と位置付け、社会的要請に応える新たな教育?研究を実践することを趣旨とします。 この趣旨のもと、人間性豊かな教養と高い倫理観を備え、物理学の基礎を身に付け、その成果を広い分野において先端的な応用に結び付ける視点を持った「理工両道」の研究者?技術者?教育者の育成を目指します。

概要図
  • 応用物理学専攻の特徴1

    科学の基本である物理学とそれをイノベーションに結びつける研究を行っている。理化学研究所や宇宙航空研究開発機構、物質?材料研究機構などの研究所と連携する強力な研究体制。

  • 応用物理学専攻の特徴2

    最近注目されている科学技術分野である量子物理系, 数理?統計物理系, 先端デバイス物理系の3分野に力を入れている。次世代メモリ、省エネデバイスからAIに至る最先端の研究テーマ。

  • 応用物理学専攻の特徴3

    修了者の活躍できるフィールドが、最先端デバイスから電子機器、ネットワーク系ソフトウェアに至るまで、とてつもなく広い。一流企業への高い就職率。

カリキュラム CURRICULUM

科目区分 専門分野(部門) 授業科目 単位 履修方法 履修年次
専門科目 物性物理学 量子物理学 2 選択 1
統計物理学 2 選択 1
超伝導体総論 2 選択 1又は2
半導体総論 2 選択 1又は2
誘電体総論 2 選択 1又は2
磁性体総論 2 選択 1又は2
光物性総論 2 選択 1又は2
理論物理学特論 2 選択 1又は2
固体電子構造特論 2 選択 1又は2
超伝導量子物理学特論 1 選択 1又は2
超伝導特論(一) 1 選択 1又は2
超伝導特論(二) 1 選択 1又は2
磁性特論(一) 1 選択 1又は2
磁性特論(二) 1 選択選択 1又は2
半導体特論(一) 1 選択選択 1又は2
半導体特論(二) 1 選択選択 1又は2
量子輸送物理学(一) 1 選択 1又は2
量子輸送物理学(二) 1 選択 1又は2
光物性特論(一) 1 選択 1又は2
光物性特論(二) 1 選択 1又は2
表面物性特論(一) 1 選択 1又は2
表面物性特論(二) 1 選択 1又は2
量子ビーム物理特論(一) 1 選択 1又は2
量子ビーム物理特論(二) 1 選択 1又は2
特別研究(一) 4 必修 1
特別研究(二) 4 必修 2
応用物理学輪講(一) 2 必修 1
応用物理学輪講(二) 2 必修 2
応用物理学演習?実験(一) 2 必修 1
応用物理学演習?実験(二) 2 必修 2
応用物理学 計測科学総論 2 選択 1又は2
電子デバイス特論 2 選択 1又は2
半導体プロセス特論 2 選択 1又は2
光エレクトロニクス特論 2 選択 1又は2
量子物理学特論 2 選択 1又は2
量子情報物理特論 2 選択 1又は2
知能?知覚物理特論 2 選択 1又は2
ソフトマター物理学特論 2 選択 1又は2
特別研究(一) 4 必修 1
特別研究(二) 4 必修 2
応用物理学輪講(一) 2 必修 1
応用物理学輪講(二) 2 必修 2
応用物理学演習?実験(一) 2 必修 1
応用物理学演習?実験(二) 2 必修 2
共通 特別講義(一) 1 選択 1又は2
特別講義(二) 2 選択 1又は2
一般教養科目 教養(共通) 物理学から見る理学の世界1 1 選択必修 1又は2
物理学から見る理学の世界2 1 選択必修 1又は2
物理学から見る理学の最前線1 1 選択必修 1又は2
物理学から見る理学の最前線2 1 選択必修 1又は2
物理学から見る理学の未来1 1 選択必修 1又は2
物理学から見る理学の未来2 1 選択必修 1又は2
知的財産特論 2 選択 1又は2
知財戦略特論 2 選択 1又は2
Basic Discussion and Presentation 1 2 選択 1又は2
Basic Discussion and Presentation 2 2 選択 1又は2
Discussion and Presentation 1 2 選択 1又は2
Discussion and Presentation 2 2 選択 1又は2
技術英語表現法概論 2 選択 1又は2
技術英語表現法演習 2 選択 1又は2
Materials Science and Technology Overview 1 2 選択 1又は2
Materials Science and Technology Overview 2 2 選択 1又は2
Materials Science and Technology Overview 3 2 選択 1又は2
Materials Science and Technology Overview 4 2 選択 1又は2
計算機設計特論 2 選択 1又は2
プロセッサアーキテクチャ特論 2 選択 1又は2
キャリアデザイン考究 2 選択 1又は2
科学技術研究の倫理 2 選択 1又は2
イノベーション?チーム?ラボ 2 選択 1又は2
ウォーターサイエンス特論 2 選択 1又は2
国際政治特論 2 選択 1又は2
生物科学特論 2 選択 1又は2
現代物理学特論 2 選択 1又は2
科学技術社会特論 2 選択 1又は2
倫理学対話 2 選択 1又は2
現代東アジア特論 2 選択 1又は2
社会病理特論 2 選択 1又は2
表現文化特論 2 選択 1又は2
実践的リーダシップを学ぶ 2 選択 1又は2
理科探究学習論 2 選択 1又は2
教授メディア学習論 1 選択 1又は2
学校インターンシップ(アドバンス) 1 選択 1又は2
コミュニケーション英語講座1 1 1又は2
コミュニケーション英語講座2 1 1又は2
英語プレゼンテーション講座 1 1又は2
英語Writing講座 1 1又は2
実践英語講座1 1 1又は2
実践英語講座2 1 1又は2

※コミュニケーション英語講座1/2、英語プレゼンテーション講座、英語Writing講座、実践英語講座1/2は修了単位には含めない。

※科目の内容など詳細情報については「シラバス」からご覧いただけます。

2020年度 大学院要覧 修士課程修了要件

  1. 以下(1)~(3)を全て満たし、合計30単位以上を修得すること。
    (1)専門必修科目16単位を修得すること
    (2)専門選択必修科目を10単位以上修得すること。
    (3)専門科目群の専門選択科目を6単位以上修得すること。教養(共通)選択必修科目2単位以上を含めた一般教養科目4単位を修得すること。ただし、4単位を超えて修得した単位は修了所要単位に含めない。
  2. ?理科探究学習論?、?教授メディア学習論?、?学校インターンシップ(アドバンス)?に ついては教職課程登録者に限り履修することができる。
科目区分 専門分野(部門) 授業科目 単位 履修方法 履修年次
専門科目 物性物理学
応用物理学
応用物理学研究(一) 10 必修 1
応用物理学研究(二) 10 必修 2
応用物理学研究(三) 10 必修 3
一般教養科目 教養(共通) 知的財産特論 2 選択必修 1~3
知財戦略特論 2 選択必修 1~3
Basic Discussion and Presentation 1 2 選択必修 1~3
Basic Discussion and Presentation 2 2 選択必修 1~3
Discussion and Presentation 1 2 選択必修 1~3
Discussion and Presentation 2 2 選択必修 1~3
技術英語表現法概論 2 選択必修 1~3
技術英語表現法演習 2 選択必修 1~3
Materials Science and Technology Overview 1 2 選択必修 1~3
Materials Science and Technology Overview 2 2 選択必修 1~3
Materials Science and Technology Overview 3 2 選択必修 1~3
Materials Science and Technology Overview 4 2 選択必修 1~3
計算機設計特論 2 選択必修 1~3
プロセッサアーキテクチャ特論 2 選択必修 1~3
キャリアデザイン考究 2 選択必修 1~3
科学技術研究の倫理 2 選択必修 1~3
イノベーション?チーム?ラボ 2 選択必修 1~3
ウォーターサイエンス特論 2 選択必修 1~3
国際政治特論 2 選択必修 1~3
生物科学特論 2 選択必修 1~3
現代物理学特論 2 選択必修 1~3
物理学から見る理学の世界1 1 選択必修 1~3
物理学から見る理学の世界2 1 選択必修 1~3
物理学から見る理学の最前線1 1 選択必修 1~3
物理学から見る理学の最前線2 1 選択必修 1~3
物理学から見る理学の未来1 1 選択必修 1~3
物理学から見る理学の未来2 1 選択必修 1~3
実践的リーダシップを学ぶ 2 選択必修 1~3
科学技術社会特論 2 選択必修 1~3
倫理学対話 2 選択必修 1~3
現代東アジア特論 2 選択必修 1~3
社会病理特論 2 選択必修 1~3
表現文化特論 2 選択必修 1~3
コミュニケーション英語講座1 1 1~3
コミュニケーション英語講座2 1 1~3
英語プレゼンテーション講座 1 1~3
英語Writing講座 1 1~3
実践英語講座1 1 1~3
実践英語講座2 1 1~3

※コミュニケーション英語講座1/2、英語プレゼンテーション講座、英語Writing講座、実践英語講座1/2は修了単位には含めない。

※科目の内容など詳細情報については「シラバス」からご覧いただけます。

2020年度 大学院要覧 博士後期課程修了要件

  1. 以下(1)?(2)を全て満たし、合計34単位以上を修得すること。
    (1)専門必修科目30単位修得すること。
    (2)一般教養科目4単位を修得すること。ただし、4単位を超えて修得した単位は修了所要単位に含めない
  2. 修士課程在籍時に単位修得している科目の履修は認めない。
■荒木 研究室

[専攻]複雑系科学 [指導教員]荒木 修 教授 [キーワード]脳神経科学
[テーマ例]?記憶の神経メカニズム ?視覚認知のゆらぎに影響を与える要因(だまし絵のようなもの) ?あいまいな視覚情報から認知を導きだす脳情報処理

我々は、どのようにして日常の出来事を記憶したり、写真に写った物を理解しているのでし ょう。このような脳の謎に対して、私たちは2つの視点から研究を行っています。1つ目は 脳を真似る方法です。実際と同様の動きをする神経細胞の数式モデルをプログラムし、コン ピュータ上でシミュレーションするのです。この方法で細胞間の相互作用から創発する情報 処理の働きが分かります。2つ目は、ヒトを対象とする心理実験を行い、写真を理解したり 記憶するときに脳内で実際に起こっている神経活動について、脳波を計測して分析します。

■伊藤 研究室

[専攻]磁性物理学 [指導教員]伊藤 哲明 教授 [キーワード]磁性の観点からの物質の電子状態研究
[テーマ例]?有機物質磁性体における特異電子スピン状態の研究 ?特異電子スピン状態近傍で生じる新奇超伝導の研究 ?重元素を含む反転対称の破れた無機物質における電流

物質の性質を決める主役は、物質中の電子です。電子は、電荷を持つだけでなく、ミクロな 磁石としての性質(電子スピン)も持っています。世の中には、金属?絶縁体?超伝導体?磁性 体等、さまざまな物質がありますが、これらの違いを理解し、新たな機能性物質を開発する ためには、物質中においてこの電子スピンがどのように振る舞っているかを調べることが重 要です。本研究室では「核磁気共鳴」という実験手法を中心にして、有機物から無機物まで、 さまざまな物質中の電子スピン状態の解明に取り組みます。

■岡村?飯島 研究室

[専攻]情報?エネルギー素子科学 [指導教員]岡村 総一郎 教授、飯島 高志 教授 [キーワード]機能デバイス,量子統計力学
[テーマ例]?ナノレベルの形状制御によるメタマテリアルの創成 ?量子アニーリングとその応用に関する研究 ?ゆらぎの理論と制御に基づく新しい情報理論?学習システムの構築

スイッチング可能な2つの安定状態を持つ強誘電体は、不揮発性メモリーに応用されていま す。また、力学エネルギーと電気エネルギーの変換を可能とする圧電体は、振動センサーや 発電素子に利用されています。本研究室では、そういった機能材料の解析や形状制御をナノ レベルで行うことで、デバイスの更なる高性能化?高信頼性化に取り組むとともに、統計力 学を中心とする物理理論との融合により、自己学習や判断を可能とする新しいインテリジェ ントシステムの構築を目指します。

■木下 研究室

[専攻]半導体デバイス [指導教員]木下 健太郎 准教授 [キーワード]機能性酸化物、特にメモリ機能を持つ材料及びデバイスの研究開発
[テーマ例]?抵抗変化型メモリ ?固液融合デバイス ?次世代拡散デバイスの性能評価手法の確立

私たちはパソコンやスマートフォンを始め、身の回りのあらゆる機器を通じて常に情報に囲 まれながら生活しています。情報を電子データとして記憶し、高速で処理する重要な役割を 担うのがメモリ素子です。加速度的に情報量が増え続ける現代社会を支えるため、メモリ素 子の超高性能?高密度化への要求は高まるばかりです。本研究室では、物理学の知識を武器 に、人類の叡智を共有し、後世に残すため、日々この課題に挑んでいます。

■齋藤 研究室

[専攻]物質の物理学 [指導教員]齋藤 智彦 教授 [キーワード]機能性酸化物の中の電子の物理学
[テーマ例]?熱電材料、触媒、電池電極となるCo酸化物および関連物質の電子状態と磁性の研究 ?超巨大磁気抵抗を示すMn酸化物の電子状態の研究 ?「はやぶさ」等の宇宙探査機に搭載するための、放射率可変放熱素子用材料の研究開発

周期表上のTi-Cuは遷移金属と呼ばれ、不思議でかつ応用上も重要な性質を示します。例 えばTi酸化物はビル外壁等での光触媒、Co酸化物はスマホ等の電池の電極材料です。この ような性質(物性)は物質中の電子の運動で決定されます。本研究室では、光電効果によって 物質中の電子を直接取り出す「光電子分光法」という実験法を用い、遷移金属酸化物中の電 子の振る舞い(電子状態)を解明する基礎物理学的研究と、その結果を応用に発展させるため の機能性物質のデザインの研究に取り組んでいます。

■住野 研究室

[専攻]ソフトマター物理学 [指導教員]住野 豊 准教授 [キーワード]自己組織化,生命現象
[テーマ例]?自発運動する物理化学系 ?粘弾性体の示す界面現象 ?アクティブマターの秩序形成

ソフトマターとはμm程度の構造を持つ柔らかな材料です。このような系は外部の変化にゆ っくりと応答するため、非平衡状態が容易に生じます。非平衡の状態では外部からの命令が なくともリズムやパターンが自己組織的に生まれることが知られています。われわれはソフ トマターに見られる非平衡現象を主な対象とし、自己組織化現象を理解?応用することを目 指しています。さらに同じく柔らかく非平衡な条件を持つ生命現象の物理的側面を理解する ことを目指しています。

■遠山 研究室

[専攻]凝縮系物性理論 [指導教員]遠山 貴巳 教授 [キーワード]高温超伝導,量子磁性,非平衡量子現象
[テーマ例]?銅酸化物や鉄ニクタイド化合物の高温超伝導の機構解明 ?フラストレートした量子磁性体の新奇量子現象 ?相互作用が強い電子系での非平衡量子現象

フラストレートした量子磁性体の新奇量子現象  3 相互作用が強い電子系での非平衡量子現象 原子や分子などのミクロな世界は、私たちの手にすることのできるマクロな世界とは違った 法則、量子力学に支配されています。このミクロな法則の下では、多数の分子や原子が集ま ることで、単独の分子や原子の性質からは想像できないほど多彩で豊富な量子現象が現れま す。電気抵抗がゼロとなる超伝導現象はその代表例です。本研究室では、新しい量子現象を マクロな世界に引き出すことを目的に、最先端のトピックスの理論研究を理論物理学的手法 とスーパーコンピュータを駆使した計算物理学的手法を組み合わせながら行っています。

■中嶋 研究室

[専攻]有機機能材料 [指導教員]中嶋 宇史 准教授 [キーワード]ソフトマテリアル,エネルギーハーベスト
[テーマ例]?機能性圧電材料の新規創出に関する研究 ?熱電特性評価手法の新規開発 ?圧電性高分子材料を用いた振動発電デバイスおよび高感度センサデバイスの開発

有機材料はその複雑な階層構造に由来した多彩な機能性を発現することが知られています。 本研究室では、柔らかさを特徴とする高分子材料に注目し、その構造と運動の階層性を精緻 に制御することで特性の飛躍的向上と新たな機能の創出に取り組みます。有機材料の特徴で ある優れた可とう性と成形性も積極的に活用しながら、振動や熱を電気エネルギーに変換す る環境発電デバイスや高性能センサに関する新たな展開も目指します。

■樋口 研究室

[専攻]酸化物?金属材料物性 [指導教員]樋口 透 准教授 [キーワード]ナノイオニクス,準結晶合金
[テーマ例]?酸化物超イオン伝導体膜を用いた固体酸化物燃料電池の開発 ?電子-イオン混合伝導体を用いた脳型メモリー素子の研究 ?準結晶の合金開発と構造解析および物性評価

酸化物半導体をスパッタ法でナノ構造化することにより、特異な超イオン伝導性(ナノイオ ニクス現象)を示します。この現象を電気?光学的手法により研究するとともに、中高温域で 作動する高効率な薄膜型燃料電池の開発、酸化物半導体が持つ電子-イオン混合伝導性を生 かした脳型メモリー素子の開発を行っています。また、準結晶合金の構造?物性評価を行う とともに、金属材料の新たな応用に向けた研究も行っています。

■宮川 研究室

[専攻]凝縮系物性実験 [指導教員]宮川 宣明 教授 [キーワード]超伝導物性,結晶成長
[テーマ例]?銅酸化物および鉄系超伝導体の結晶育成およびトンネル分光研究 ?新規機能性遷移金属酸化物(含:新規超伝導体)の探索 ?電気二重層型トランジスタを利用した絶縁物質の超伝導化に関する研究

本研究室では、超伝導材料を中心とした材料の単結晶育成および低温物性実験、新機能性材 料の探索、低温物性測定装置の開発をキーワードとして研究を行っており、究極の目標とし て「室温超伝導体の発見」を目指しています。アプローチとしては、①高温超伝導体の超伝 導機構に関する物性研究、②経験的に知られている特長を基に類似物質における新超伝導体 探索、③薄膜により基板の効果を取り入れた非平衡物質合成による新材料探索、④電界効果 を利用したキャリアドーピングによる新奇物性?新材料の探索研究を行っています。

■宮島 研究室

[専攻]光物性物理 [指導教員]宮島 顕祐 准教授 [キーワード]レーザー分光,半導体ナノ構造
[テーマ例]?半導体ナノ微粒子集合系から生じる超短パルス発光 ?光照射による磁性制御 ?高強度レーザー光による電子準位変調

本研究室では、光と物質の相互作用の観点から、さまざまな物質やその構造から生じる電子 励起状態やスピンのダイナミクスを明らかにすること、そして物質構造が持つ光機能性(光 学非線形性、超高速応答、光誘起磁化など)の探究や新奇な光学現象の創成と制御を目指した 研究を行っています。例えば、半導体ナノ微粒子中での励起子間相互作用や励起状態の研究、 高密度なナノ微粒子集合系が光を介して相互作用することで協同的に発光する「超蛍光」の 創成とその制御の研究を行っています。

専攻部門 担当教員 研究分野
物性物理学 客員教授 有沢 俊一 超伝導工学
(物質?材料研究機構)
※教授 宮川 宣明
客員教授 池田 伸一 材料科学
(産業技術総合研究所)
※教授 宮川 宣明
客員教授 永崎 洋 超伝導物理
(産業技術総合研究所)
※教授 宮川 宣明
客員教授 大野 隆央 計算物理学
(物質?材料研究機構)
※教授 齋藤 智彦
客員教授 胡 暁 計算物理
(物質?材料研究機構)
※教授 荒木 修
客員教授 高野 義彦 超伝導物理
(物質?材料研究機構)
※教授 宮川 宣明
客員教授 樽茶 清悟 量子情報エレクトロニクス
(理化学研究所)
※教授 宮川 宣明
客員教授 俵 毅彦 量子光学?薄膜
(NTT物性科学基礎研究所)
※教授 宮川 宣明
応用物理学 客員教授 相浦 義弘 固体電子物性
(産業技術総合研究所)
※教授 齋藤 智彦
客員教授 石橋 幸治 ナノデバイス工学
(理化学研究所)
※教授 齋藤 智彦
客員教授 小林 清 固体イオニクス
(物質?材料研究機構)
※准教授 樋口 透
客員教授 和田 智之 フォトニクス
(理化学研究所)
※教授 齋藤 智彦
客員教授 齊藤 志郎 量子情報物理
(NTT物性科学基礎研究所)
※教授 遠山 貴巳
客員准教授 土屋 敬志 ナノイオニクスデバイス
(物質?材料研究機構)
※准教授 樋口 透
客員准教授 深川 弘彦 有機EL
(NHK放送技術研究所)
※教授 岡村 総一郎
客員教授 玉川 徹 X線?γ線天文学
(理化学研究所)
※教授 齋藤 智彦
客員准教授 田中 孝治 宇宙エネルギー工学
(JAXA宇宙科学研究所)
※教授 齋藤 智彦
客員准教授 太刀川 純孝 熱工学
(JAXA宇宙科学研究所)
※教授 齋藤 智彦

※は副指導教員を表す。